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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 18-06-2013
Boumghar Redouane
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La principale difficulté pour la navigation autonome d'un robot dans un environnement partiellement ou totalement inconnu vient naturellement du manque d'informations sur l'environnement : on ne peut assurer que le chemin calculé soit aussi court et aussi sûr que le chemin calculé avec une connaissance parfaite de l'environnement. Les informations sur l'environnement sont obtenues au fur et à mesure de la navigation avec un degré variable de certitude qui dépend de l'environnement lui-même, des capacités de perception et la localisation du véhicule, et c'est l'acquisition des informations pertinentes pour la tâche de navigation qui conditionne sa bonne réalisation. Les travaux proposés sont réalisés dans ce contexte : ils définissent une stratégie de navigation qui est basée sur la détermination des zones où l'information est nécessaire au robot pour atteindre le but.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 13-06-2013
Mauclair Cédric
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Depuis quelques années, les réseaux de communication déployés au sein d’aéronefs sont
toujours plus vastes et plus complexes. Ces bus numériques multiplexent différents flux de
données afin de limiter les câbles, mais cela induit des retards sur les transmissions.
Les travaux présentés ici portent sur une approche statistique de l’évaluation des performances
du pire temps de traversée d’un réseau embarqué de type AFDX. Il s’agit de définir
une nouvelle approche visant à associer à un calcul pire cas, une distribution des temps
de transmission des messages, en vue notamment de permettre d’apprécier le pessimisme
du calcul pire cas. Les méthodes décrites sont applicables dans le cadre plus général d’un
ensemble de tâches.
Nous proposons trois contributions dans ces travaux. Tout d’abord, une méthode originale
d’évaluation de la distribution de la durée de traversée d’un commutateur AFDX qui s’appuie
sur une énumération symbolique des scénarios d’ordonnancement dans la file d’attente.
Puis, un algorithme efficace de calcul des délais subis par des messages/tâches périodiques
lorsque les déphasages initiaux sont connus. Les délais calculés sont exacts ainsi que la
distribution de probabilité.
Enfin, le calcul de la distribution des délais subis par des messages/tâches dans un cadre
général, à l’aide d’une méthode statistique de type Monte Carlo. Des décalages initiaux sont
tirés aléatoirement et permettent de nourrir l’algorithme précédent.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 27-05-2013
Liu Zhongxun
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La surveillance des turbulences de sillage par radar en temps de pluie présente un intérêt à la fois pratique et scientifique. Cette thématique a été traitée à travers trois étapes successives.
Tout d’abord, le mouvement et la distribution des gouttes d’eau dans les vortex ont été modélisés et simulés. A partir de l’équation de la dynamique appliquée sur une goutte d’eau, une méthode de calcul de la trajectoire des gouttes d’eau et de leur concentration dans les turbulences de sillage a été proposée. Ensuite, deux simulateurs de réponse radar des gouttes d’eau dans et autour des vortex ont été proposés. Ces deux simulateurs ont été utilisés pour reproduire des configurations expérimentales, et une comparaison préliminaire avec les mesures a montré une concordance intéressante entre mesures et simulations en bande X et W. Enfin, l’interprétation de la signature radar des gouttes de pluie dans les vortex a été présentée. La dépendance de la signature envers différents paramètres, à savoir l’intensité de précipitation, la circulation des vortex et les paramètres radar, a été étudiée pour des turbulences de sillage générées par différents types d’avions. Une méthode de détection des turbulences de sillage basée sur la largeur du spectre Doppler des gouttes de pluie et un algorithme permettant d’estimer les caractéristiques des turbulences de sillage ont été proposées. La signature radar des turbulences de sillage par temps de pluie a été modélisée et analysée dans cette thèse. Les résultats de simulations ont démontré les capacités du radar pour la détection de ces turbulences. Les méthodes développées dans cette thèse pourront être utilisées pour le dimensionnement de systèmes radar dédiés à la surveillance des turbulences de sillage par temps de pluie.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 21-05-2013
Benyoucef Farid
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Ces travaux de recherche ont pour but d’évaluer la méthode dite de la "Simulation aux
Echelles Adaptées" (SAS pour Scale-Adaptive Simulation). Cette approche coïncide avec une
approche RANS classique dans les zones pariétales attachées et adapte le niveau de viscosité
turbulente dans les zones décollées pour y permettre une résolution partielle des structures turbulentes.
Dans une première partie, une analyse théorique du modèle SAS original a été menée
et a permis de développer une correction visant à favoriser l’adaptation du niveau de viscosité
turbulente dans les zones sièges d’instabilités de type Kelvin-Helmholtz. Le modèle ainsi corrigé
est nommé SAS-αL. Les modèles SAS et SAS-αL ont été implantés dans le code de calcul
Navier-Stokes elsA de l’ONERA. À l’issue de cette étape, trois cas académiques d’écoulements
turbulents instationnaires, cylindre à grand nombre de Reynolds, marche descendante et cavité
transsonique, ont été simulés grâce aux trois modèles de turbulence SST, SAS et SAS-αL. Outre
une comparaison aux bases de données expérimentales disponibles, une attention particulière
a été portée à l’influence de paramètres numériques tels que des schémas numériques d’ordre
élevé. Enfin, afin d’étudier la viabilité de l’approche SAS dans un contexte industriel, les trois
modèles de turbulence ont été testés sur une configuration issue de l’industrie aéronautique et
correspondant à la sortie d’air chaud d’un système de dégivrage des nacelles d’avion. La comparaison
des prévisions obtenues avec les modèles SST, SAS et SAS-αL aux données expérimentales
obtenues à l’ONERA a permis de montrer un gain de précision grâce à l’emploi de l’approche
SAS et ce pour un coût de calcul compatible avec un cycle de conception industrielle.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 22-04-2013
Boussemart Vincent
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Cette thèse étudie les optimisations d’allocation de ressources dans le lien retour de systèmes satellites à faisceaux multiples
limités par les interférences et pouvant être vus comme des systèmes MIMO virtuels. Cette thèse se focalise sur les
interférences générées par les utilisateurs positionnés dans différents faisceaux et transmettant en même temps et avec la
même fréquence. Le nombre de fréquences (couleurs) présent dans le système satellite modifie la bande passante et de ce
fait la capacité du système. Quand ce nombre est réduit, par ex. une seule couleur, le niveau d’interférences augmente mais
la bande passante dans chaque faisceau est plus grande. Il y a donc un compromis entre nombre de couleurs et niveau
d’interférences. L’influence du canal satellite est tout d’abord évaluée en analysant le taux d’erreur obtenu avec diverses
techniques de suppression d’interférences. La thèse s’oriente ensuite vers la théorie de l’information et étudie l’impact du
nombre de couleurs sur les débits totaux. La détection multi-utilisateurs est prise en compte pour dériver les débits
utilisateurs et en particulier le critère max-min est appliqué, montrant une amélioration du niveau d’équité. Les différents
résultats sont utilisés pour optimiser l’allocation des ressources mais l’ordonnancement pour des systèmes MIMO à grande
échelle représente une tâche difficile, le domaine de recherche étant de taille prohibitive. De ce fait cette thèse étudie aussi
des algorithmes heuristiques à complexité réduite, basés sur la théorie des graphes, visant à trouver des ordonnancements
sous-optimaux. Enfin le nombre de faisceaux et d’utilisateurs pris en compte pour l’ordonnancement sont étudiés pour
proposer de nouveaux algorithmes satisfaisant des contraintes de qualité de service.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 18-04-2013
Guduvan Alexandru-Robert-Ciprian
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Le développement de tests pour les systèmes d’avioniques met en jeu une
multiplicité de langages de test propriétaires, sans aucun standard émergent.
Les fournisseurs de solutions de test doivent tenir compte des habitudes des
différents clients, tandis que les échanges de tests entre les avionneurs et
leurs équipementiers / systémiers sont entravés. Nous proposons une approche
dirigée par les modèles pour s’attaquer à ces problèmes: des modèles
de test sont développés et maintenus à la place du code, avec des transformations
modèle-vers-code vers des langages de test cibles. Cette thèse présente
trois contributions dans ce sens. La première consiste en l’analyse de quatre
langages de test propriétaires actuellement déployés. Elle nous a permis
d’identifier les concepts spécifiques au domaine, les meilleures pratiques,
ainsi que les pièges à éviter. La deuxième contribution est la définition
d’un méta-modèle en EMF Ecore, qui intègre tous les concepts identifiés
et leurs relations. Le méta-modèle est la base pour construire des éditeurs
de modèles de test et des motifs de génération de code. Notre troisième
contribution est un d´démonstrateur de la façon dont ces technologies sont
utilisées pour l’élaboration des tests. Il comprend des éditeurs personnalisables
graphiques et textuels pour des modèles de test, ainsi que des transformations
basées-motifs vers un langage du test exécutable sur une plateforme
de test réelle.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 12-04-2013
Ponzoni Carvalho Chanel Caroline
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Les agents robotiques mobiles ou aériens sont confrontés au besoin de planifier des actions avec information incomplète
sur l'état du monde. Dans ce contexte, cette thèse propose un cadre de modélisation et de résolution de problèmes de
planification de perception et de mission pour un drone hélicoptère qui évolue dans un environnement incertain et
partiellement observé afin de détecter et de reconnaître des cibles. Nous avons fondé notre travail sur les Processus
Décisionnels Markoviens Partiellement Observables (POMDP), car ils proposent un schéma d'optimisation général pour les
tâches de perception et de décision à long terme. Une attention particulière est donnée à la modélisation des sorties
incertaines de l'algorithme de traitement d'image en tant que fonction d'observation. Une analyse critique de la mise en
oeuvre en pratique du modèle POMDP et du critère d'optimisation associé est proposée. Afin de respecter les contraintes de
sécurité et de sûreté de nos robots aériens, nous proposons ensuite une approche pour tenir compte des propriétés de
faisabilité d'actions dans des domaines partiellement observables : le modèle AC-POMDP, qui sépare l'information
concernant la vérification des propriétés du modèle, de celle qui renseigne sur la nature des cibles. Enfin, nous proposons
un cadre d'optimisation et d'exécution en parallèle de politiques POMDP en temps contraint. Ce cadre est basé sur une
optimisation anticipée et probabilisée des états d'exécution futurs du système. Nous avons embarqué ce cadre
algorithmique sur les hélicoptères autonomes de l'Onera, et l'avons testé en vol et en environnement réel sur une mission
de détection et reconnaissance de cibles.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 08-04-2013
Maillet Irène
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Dans le domaine aéronautique les structures sont soumises à de la fatigue sonique due aux phénomènes
aéro-acoustiques. Le dimensionnement statique actuel des avions composites couvre les cas de
charge en fatigue. Mais avec le besoin de toujours plus réduire la masse de l’avion et l’augmentation
des connaissances dans le comportement matériau, les marges statiques vont être réduites dans un
futur proche et la propagation par fatigue deviendra un enjeu majeur. Il sera donc nécessaire d’évaluer
la possibilité de propagation d’un délaminage dû à une erreur de fabrication ou un impact dans une
structure composite.
Dans ce contexte, une méthode a été proposée pour étudier la propagation de délaminage sous
chargement vibratoire. Tout d’abord, des essais de caractérisation de la propagation de délaminage
sous chargement vibratoire ont été mis en place et validés pour les deux principaux modes de rupture.
Les effets induits par la fréquence élevée de sollicitation, auto-échauffement induit et vitesse de chargement
élevée, ont été pris en compte dans la mise au point et le traitement de ces essais. Ensuite,
des outils numériques ont été développés pour permettre la simulation d’une structure délaminée sous
chargement vibratoire et l’étude de la propagation du délaminage. A l’aide des approches expérimentales
et numériques mises en place et des données matériau identifiées, l’analyse a pu être conduite sur
un cas réel de structure aéronautique. Un essai de fatigue vibratoire sur une structure de reprise de
plis a ainsi été réalisé. L’évolution du délaminage pendant l’essai est représenté de façon satisfaisante
par le modèle numérique.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 15-03-2013
Boulanger Xavier
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Les bandes de fréquences utilisées conventionnellement pour les systèmes fixes de télécommunication
par satellites (bandes C et Ku i.e. 4-15 GHz) sont congestionnées. Néanmoins, le marché des
télécommunications civil et de défense accuse une demande de plus en plus importante en services multimédia
haut-débit. Par conséquent, l'augmentation de la fréquence porteuse vers les bandes Ka et Q/V (20-40/50 GHz)
est activement étudiée. Pour des fréquences supérieures à 5 GHz, la propagation des signaux radioélectriques
souffre de l'atténuation troposphérique. Parmi les différents contributeurs à l'affaiblissement troposphérique total
(atténuation, scintillation, dépolarisation, température de bruit du ciel), les précipitations jouent un rôle
prépondérant. Pour compenser la détérioration des conditions de propagation, des techniques de compensation
des affaiblissements (FMT: Fade Mitigation Technique) permettant d'adapter en temps réel les caractéristiques
du système en fonction de l'état du canal de propagation doivent être employées. Une alternative à l'utilisation de
séries temporelles expérimentales peu nombreuses est la génération de séries temporelles synthétiques
d'atténuation due à la pluie et d'atténuation totale représentatives d'une liaison donnée.
Le manuscrit est organisé autour de cinq articles. La première contribution est dédiée à la modélisation
temporelle de l'affaiblissement troposphérique total. Le deuxième article porte sur des améliorations
significatives du modèle de génération de séries temporelles d'atténuation due à la pluie recommandé par l'UITR.
Les trois contributions suivantes constituent une analyse critique et une modélisation de la variabilité des
statistiques du 1er ordre utilisées lors des tests des modèles de canal. La variance de l'estimateur statistique des
distributions cumulatives complémentaires de l'atténuation due à la pluie et de l'intensité de précipitation est
alors mise en évidence. Un modèle à application mondiale paramétré au moyen de données expérimentales est
proposé. Celui-ci permet, d'une part, d'estimer les intervalles de confiance associés aux mesures de propagation
et d'autre part, de quantifier le risque en termes de disponibilité annuelle associée à la prédiction d'une marge de
propagation donnée. Cette approche est étendue aux variabilités des statistiques jointes. Elle permet alors une
évaluation statistique de l'impact des techniques de diversité de site sur les performances systèmes, tant à microéchelle
(quelques kms) qu'à macro-échelle (quelques centaines de kms).
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 11-03-2013
Boudamouz Brahim
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L’objectif de cette thèse a consisté en l’étude des apports d’une
architecture radar MIMO pour la détection d’êtres humains à l’intérieur
des bâtiments. Pour ce faire, il a tout d’abord été mis en évidence sur un
point théorique la supériorité d’une architecture radar MIMO comparée
au SIMO, en terme de robustesse et de pouvoir discriminant de cibles
rapprochées. Ensuite, les effets de la traversée du mur sur le signal radar
furent décrits et une caractérisation quantitative de la transmission à
travers un mur fut réalisée sur mesures expérimentales. Différents simulateurs
de scénarii de détection à travers les murs ont été produits : un
simulateur réaliste FDTD ainsi qu’un simulateur «comportemental» simplifié.
La méthode de détection et de localisation retenue est l’imagerie radar.
Ainsi, différents algorithmes d’imagerie radar pour une architecture
MIMO furent développés. Des traitements incohérents (migration, multilatération),
cohérents (filtrage adapté) et haute résolution (MVDR, MUSIC
Time Reversal) furent détaillés. Enfin des considérations techniques (bilan
de liaison, temps d’observation de la scène) ont été discutées et deux
architectures radar MIMO ultra-large bande furent proposées. Une architecture
radar MIMO avec 2GHz de bande et un multiplexage temporel
pour l’adressage des antennes d’émission a été réalisée par le personnel
du laboratoire. Des mesures expérimentales ont conduites permettant de
réaliser la détection à travers les murs à l’aide du dispositif réalisé.
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